CoP observations

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7. CONCLUSIONES

1) Según las estimaciones y cálculos realizados, se logró observar la relación directa existente entre el potencial energético de los lodos provenientes de una depuradora de aguas residuales con las concentraciones de DQO de los mismos. Estas concentraciones indican la materia orgánica presente en los lodos, la cual será luego descompuesta en un proceso anaeróbico para la obtención de biogás. Las concentraciones de DQO pueden variar en función de las aguas residuales que se viertan en la estación depuradora; domésticas, industriales, ganaderas, etc.

2) Un factor determinante en el potencial de producción de biogás es el caudal de agua/lodos que reciba la depuradora, ya que a mayor caudal, mayor cantidad de materia orgánica recogida y por tanto mayor potencial energético del lodo.

3) En los tres casos analizados se obtuvieron distintos potenciales energéticos, los cuales dependieron directamente del caudal manejado por cada planta, alcanzando 332,39 m3/día en la planta A, 300,22 m3/día en la planta B y 257,33 m3/día en la planta C, de biogás en época de verano (máxima), fluctuando debido a los distintos caudales de entrada que maneja cada una de ellas.

4) El volumen de combustible generado se traduciría en 28,48 kW (683 kWh) en la planta A, 25,72 kW (617,27 kWh) en la planta B y 22,05 kW (529,09 kWh) en la planta C de potencia (y energía), lo cual se tradujo en una cobertura del 72,29%, 46,10% y 70,23% de la demanda energética respectivamente, mostrando una proporcionalidad directa con el caudal de entrada y el consumo de los equipos que componen cada una de ellas.

5) El análisis realizado en este trabajo se vio condicionado por un factor determinante; el uso del motor de cogeneración a través de gas natural para cubrir con la demanda energética faltante de cada planta. El gas natural, actualmente, tiene un precio de menos de la mitad que la energía eléctrica (0,0522 €/kWh contra 0,13 €/kWh), lo que disminuyó significativamente los costos de la energía requerida, haciendo viable el proyecto en uno de los tres casos.

6) La utilización de un motor de cogeneración genera la potencia térmica faltante requerida para mantener una biodigestión termófila, obteniéndose varios beneficios tanto técnicos como económicos con esta aplicación.

7) En la Planta A se tiene un tiempo de retorno cercano a los 8,5 años, lo cual es bastante acertado en este tipo de proyectos; esto se debe a un ahorro energético anual superior a los 30.000 €, lo que se traduce en un flujo de efectivo positivo a partir del noveno año de la inversión. Lamentablemente no significa que sea un proyecto financieramente atractivo, ya que el Valor Actual Neto (VAN) es negativo y la Tasa Interna de Retorno (TIR) es menos de la mitad que la tasa de interés utilizada (5,29%)

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8) En la planta B se obtuvieron valores aún más positivos con un tiempo de retorno cercano a los 4,5 años y ahorros por más de 40.000 € anuales, aunado a un VAN positivo sobre los € 18.000 y una TIR con más de 6% sobre la tasa de interés utilizada. 9) En la Planta C se obtuvieron resultados totalmente distintos, ya que a pesar de

proyectar la inversión para 15 años no se logra recuperar la inversión inicial, probablemente debido a sus menores ingresos anuales, los cuales no alcanzaron los 20.000 €, además de un VAN y una TIR negativos, significando que el proyecto no es viable económicamente.

10) Cabe recalcar que en un principio la Planta B parecía la menos viable técnica y económicamente al no llegar a cubrir ni un 50% de la energía demandada, pero el factor del gas natural junto al motor de cogestión fueron determinantes para revertir la situación y convertirlo en el proyecto más atractivo económicamente.

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8. BIBLIOGRAFÍA

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9. ANEXOS

9.1 Biodigestor de referencia

9.2 Motor de codigestión de referencia:

33 9.3 Espesador gravitacional de referencia:

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10.

ABSTRACT

Human activities signify environmental impact, regardless of its size, location o typology; every resource usage carries a high probability of an alteration of an ecosystem’s equilibrium. This behavior is not an exception to water exploitation and even more significant regarding the results of the water treatment process that are normally different types of sludge depending on the activity it is used.

But there is a possibility to change this situation and come up with an energy source instead of having an environmental threat. Water treatment sludge is usually composed of organic matter with an important energetic potential, which is available through a process of anaerobic digestion, where a group of bacteria transform the matter in biogas in an acid environment. This fuel is composed about 60% of methane, better known in nowadays fuel industry as natural gas, applied for domestic or industrial use, or even electric energy generation.

In this Masters Final Work, a specific quantitative method was used to estimate the biogas production potential of three different water treatment plants located in Girona, Cataluña, where the fuel production is directly proportional to the water/sludge flow going through it and of course the sludge chemical oxygen demand (oxygen required to oxidize soluble and particle organic matter in water). This potential was measured in volume (m3 of biogas/day) and expressed afterwards as power (kW/day) and energy (kWh/day), which was compared to the complete system’s energy demand to determine if this potential was enough to design a self-sustainable treatment plant using biogas as fuel only.

After the mentioned calculations, it was noticed that in none of the three cases the energy produced was enough to cover the system’s demand, forcing it to come up with a viable solution; on this occasion a cogeneration power plant was proposed to use the additional heat produced to change from a mesophilic to a thermophilic bio digestion, which increased the energy production rate about 20%. As the energy was still not enough to reach a self- sustainable system, natural gas fossil fuel was chosen to cover the missing demand because of its low environmental print and low cost.

Financially, only two of the three options were viable, with a payback period of 8,5 and 4,5 years depending on the energy costs savings each alternative generated, but it is important to stand out that these two options resulted economically attractive because of the usage of natural gas as a complementary energy source, since in Spain its price is about half the electricity’s, which caused higher energy saving costs and therefore viable solutions.